專利名稱：一種人體髖部外骨骼機械承載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械承載裝置，特別是關(guān)于一種設(shè)置在人體髖部，用于將人體外骨骼攜行助力裝置背架上的負荷傳遞給腿部承載裝置的人體髖部外骨骼機械承載裝置。
背景技術(shù)：
在搶險救災(zāi)或人力運輸中，人體需要攜帶越來越多的裝備和物資，這樣會影響人體的行進速度、行走距離和機動能力，因此，各國正在加速研制符合人體工程學的人體外骨骼攜行助力裝置，以幫助人體減少體能消耗，提高負重能力、耐力和人體機動能力。我國關(guān)于人體外骨骼攜行助力裝置的研究起步較晚，現(xiàn)有的人體外骨骼攜行助力裝置大多承重能力低，且缺乏人機協(xié)同運動要求的高度協(xié)調(diào)性和運動緩沖減震能力。特別是在重載條件下，當人體在進行快速行走、跑步和跨跳等劇烈運動時，傳統(tǒng)的機械承載裝置難以負荷，并會對人體的運動造成一定的阻礙，影響人體的平衡能力，動作連續(xù)性和靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)⑷梭w外骨骼攜行助力裝置背架上的負荷高效傳遞給腿部承載裝置，并具有高度靈活性和緩沖減震功能的人體髖部外骨骼機械承載裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種人體髖部外骨骼機械承載裝置， 其特征在于它包括對稱設(shè)置的一左髖部和一右髖部，左、右髖部結(jié)構(gòu)對稱，一端均向上翹起相互交叉呈X狀，在X狀的交叉處，左、右髖部之間通過一髖部中心銷軸鉸接，在X狀的頂部和底部，左、右髖部之間分別設(shè)置一彈簧；左、右髖部的另一端分別通過一髖部側(cè)邊銷軸鉸接一腿髖連接件，兩腿髖連接件的另一端分別通過一萬向連接銷軸鉸接一萬向連接件的第一接口 ；兩萬向連接件的第二接口分別通過一挺桿連接銷軸鉸接一挺桿，兩挺桿的另一端分別套設(shè)在一套筒內(nèi)，兩套筒內(nèi)分別設(shè)置有支撐挺桿的壓簧，兩套筒的另一端分別通過一套筒連接銷軸鉸接在兩腿髖連接件靠近髖部側(cè)邊銷軸的下部；兩萬向連接件的第三接口分別通過一腿部連接銷軸鉸接一腿部調(diào)節(jié)件，兩腿部調(diào)節(jié)部件的另一端則分別與腿部承載裝置的兩大腿零件的上端固定連接。上述套筒靠近萬向連接件的一端設(shè)置有一段滑槽，挺桿的中部設(shè)置有一在滑槽內(nèi)配合滑動的凸臺。上述在X狀的頂部和底部，左、右髖部之間的兩彈簧均采用熱卷拉伸圓柱螺旋RL II型彈簧制成。上述在套筒內(nèi)設(shè)置的壓簧采用熱卷壓縮圓柱螺旋RY I型彈簧制成。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明連接人體外骨骼攜行助力裝置中的背架與腿部承載裝置，通過套筒、壓簧和挺桿的配合，將背架上的負荷傳遞給腿部承載裝置，具有穩(wěn)定的載荷承載能力和傳遞效率，能夠有效地幫助人體提高行軍作戰(zhàn)或搶險救災(zāi)負重能力。2、本發(fā)明采用銷軸和萬向連接件鉸接各構(gòu)件，使髖部構(gòu)件和腿髖連接件可以靈活旋轉(zhuǎn)，能夠滿足人體在負有重載時不同技術(shù)動作下的多自由度要求，靈活度高。3、本發(fā)明通過在髖部構(gòu)件上和腿髖連接件的套筒內(nèi)設(shè)置彈簧，為人在行走抬腿時提供一定的回復(fù)力，從而可以減輕人體的運動疲勞，同時還具有減震效果，使整個裝置承載平穩(wěn)。4、本發(fā)明通過在套筒上設(shè)置滑槽，限定挺桿的極限位置，避免因腿髖連接件的水平力過大而導(dǎo)致背架后翻，使人體失衡摔倒。本發(fā)明機構(gòu)符合人體工程學，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，能夠滿足不同類型的人體外骨骼攜行助力裝置的關(guān)節(jié)運動和載荷傳遞要求。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視2是圖I的左視圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。本發(fā)明是人體外骨骼攜行助力裝置中，連接背架和腿部承載裝置的中間裝置，用于將背架上的外載荷傳遞給腿部承載裝置。如圖I所示，本發(fā)明包括對稱設(shè)置的一左髖部I和一右髖部2。左髖部I和右髖部 2結(jié)構(gòu)對稱，一端均向上翹起相互交叉呈X狀。在X狀的交叉處，左髖部I和右髖部2之間通過一髖部中心銷軸3鉸接，同時通過髖部中心銷軸3，固定連接在背架上(圖中未示出)。 在X狀的頂部和底部，左髖部I和右髖部2之間還分別設(shè)置有一彈簧髖部上彈簧4和髖部下彈簧5。髖部上彈簧4和髖部下彈簧5均可以采用熱卷拉伸圓柱螺旋RL II型彈簧。當人在行走過程中，髖部上彈簧4和髖部下彈簧5被壓縮或者拉伸，提供一定的回復(fù)力，幫助人抬腿，同時還具有減震效果，使整個裝置承載平穩(wěn)。本發(fā)明的左髖部I和右髖部2結(jié)構(gòu)對稱，所連接的部件結(jié)構(gòu)完全相同，下面僅以左髖部I為例加以說明。如圖I、圖2所示，左髖部I的另一端通過一髖部側(cè)邊銷軸6鉸接一腿髖連接件7，當人在側(cè)向行走完成跨越障礙或其他技術(shù)動作時，大腿左右擺動，左髖部I 通過髖部側(cè)邊銷軸6與腿髖連接件7實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)，從而完成擺腿動作。腿髖連接件7的另一端通過一萬向連接銷軸8鉸接一萬向連接件9的第一接口。萬向連接件9的第二接口通過一挺桿連接銷軸10鉸接一挺桿11，挺桿11的另一端套設(shè)在一套筒12內(nèi)。套筒12內(nèi)設(shè)置有支撐挺桿11的壓簧13。壓簧13可以采用熱卷壓縮圓柱螺旋RY I型彈簧，既可以實現(xiàn)載荷傳遞，又可以提供一定的回復(fù)力，同時還能起到減震效果。套筒12的另一端通過一套筒連接銷軸14鉸接在腿髖連接件7靠近髖部側(cè)邊銷軸6的下部。萬向連接件9的第三接口通過一腿部連接銷軸15鉸接一腿部調(diào)節(jié)件16，腿部調(diào)節(jié)部件16的另一端則與腿部承載裝置的大腿零件的上端固定連接(圖中未示出)。上述萬向連接件9具有三個接口，可以實現(xiàn)兩個自由度方向的旋轉(zhuǎn)，滿足人在完成不同技術(shù)動作時所需要的自由度要求。當人正常行走時，大腿前后擺動，腿髖連接件7 可以通過萬向連接銷軸8與萬向連接件9實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)；當人在側(cè)向行走完成跨越障礙或其他技術(shù)動作時，大腿左右擺動，帶動腿部承載裝置左右擺動，與其連接的腿部調(diào)節(jié)部件16 通過腿部連接銷軸15與萬向連接件9實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)，從而完成擺腿動作。
上述實施例中，套筒12靠近萬向連接件9的一端設(shè)置有一段滑槽121，挺桿11的中部設(shè)置有一在滑槽121內(nèi)配合滑動的凸臺111，這樣設(shè)置的目的是為了實現(xiàn)承載和限位 當外載荷通過套筒連接銷軸14傳遞給套筒12時，套筒12與挺桿11發(fā)生相對滑動，凸臺 111沿著滑槽121滑動，當凸臺111滑到滑槽121的兩個端點時，套筒12和挺桿11不能再發(fā)生相對滑動，從而成為一個剛體，此時，外載荷通過套筒連接銷軸14、套筒12和挺桿11傳遞到萬向連接件9，再通過萬向連接件9傳遞到腿部調(diào)節(jié)部件16和腿部承載裝置，實現(xiàn)外載荷的傳遞；當背負重物過重時，套筒12與挺桿11發(fā)生相對滑動，凸臺111沿著滑槽121滑動到遠離萬向連接件9的一端端點，達到極限位置，套筒12和挺桿11不能繼續(xù)發(fā)生相對滑動，使背架保持平衡，從而避免因腿髖連接件7的水平力過大而導(dǎo)致背架后翻，使人體失衡摔倒。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種人體髖部外骨骼機械承載裝置，其特征在于它包括對稱設(shè)置的一左髖部和一右髖部，所述左、右髖部結(jié)構(gòu)對稱，一端均向上翹起相互交叉呈X狀，在所述X狀的交叉處， 所述左、右髖部之間通過一髖部中心銷軸鉸接，在所述X狀的頂部和底部，所述左、右髖部之間分別設(shè)置一彈簧；所述左、右髖部的另一端分別通過一髖部側(cè)邊銷軸鉸接一腿髖連接件，兩所述腿髖連接件的另一端分別通過一萬向連接銷軸鉸接一萬向連接件的第一接口； 兩所述萬向連接件的第二接口分別通過一挺桿連接銷軸鉸接一挺桿，兩所述挺桿的另一端分別套設(shè)在一套筒內(nèi)，兩所述套筒內(nèi)分別設(shè)置有支撐所述挺桿的壓簧，兩所述套筒的另一端分別通過一套筒連接銷軸鉸接在兩所述腿髖連接件靠近所述髖部側(cè)邊銷軸的下部；兩所述萬向連接件的第三接口分別通過一腿部連接銷軸鉸接一腿部調(diào)節(jié)件，兩所述腿部調(diào)節(jié)部件的另一端則分別與腿部承載裝置的兩大腿零件的上端固定連接。
2.如權(quán)利要求I的一種人體髖部外骨骼機械承載裝置，其特征在于所述套筒靠近所述萬向連接件的一端設(shè)置有一段滑槽，所述挺桿的中部設(shè)置有一在所述滑槽內(nèi)配合滑動的凸臺。
3.如權(quán)利要求I的一種人體髖部外骨骼機械承載裝置，其特征在于在所述X狀的頂部和底部，所述左、右髖部之間的兩彈簧均采用熱卷拉伸圓柱螺旋RL II型彈簧制成。
4.如權(quán)利要求2的一種人體髖部外骨骼機械承載裝置，其特征在于在所述X狀的頂部和底部，所述左、右髖部之間的兩彈簧均采用熱卷拉伸圓柱螺旋RL II型彈簧制成。
5.如權(quán)利要求I 4任一項所述的一種人體髖部外骨骼機械承載裝置，其特征在于 在所述套筒內(nèi)設(shè)置的壓簧采用熱卷壓縮圓柱螺旋RY I型彈簧制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人體髖部外骨骼機械承載裝置，它包括結(jié)構(gòu)對稱的左、右髖部，左、右髖部通過一髖部中心銷軸鉸接呈X狀，在X狀的頂部和底部，左、右髖部之間還分別設(shè)置一彈簧。左、右髖部的另一端分別鉸接一腿髖連接件，兩腿髖連接件的另一端分別鉸接一萬向連接件的第一接口。兩萬向連接件的第二接口分別鉸接一挺桿，兩挺桿的另一端分別套設(shè)在一套筒內(nèi)，兩套筒內(nèi)分別設(shè)置有支撐挺桿的壓簧。兩套筒的另一端分別鉸接在兩腿髖連接件靠近髖部的下部。兩萬向連接件的第三接口分別鉸接一腿部調(diào)節(jié)件，腿部調(diào)節(jié)部件的另一端與腿部承載裝置的大腿零件的上端固定連接。本發(fā)明能夠?qū)⑷梭w外骨骼攜行助力裝置背架上的負荷傳遞給腿部承載裝置，并具備高度的靈活性和緩沖減震功能。
文檔編號A61F3/00GK102599998SQ201210092998
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者劉放, 周宏 , 張向剛, 朱家元, 程文明, 鄧振挺, 郭慶 申請人:中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所